Как известно, в 1945 году Percy Lebaron Spencer догадался использовать микроволны для приготовления пищи. А уже в 1947 году была создана первая микроволновая печь, которая весила около 300 кг. Но во второй половине 20-го века разгорелась острая дискуссия о безопасности приготовления в микроволновой печи, которая спровоцировала скепсис в обществе, ограничив популярность этих устройств. Кроме того, отсутствие пластиковой посуды и невозможность использования традиционных металлических кастрюль стало дополнительным ограничивающим фактором их распространения.
Но сегодня эти две проблемы полностью решены. Компании предлагают огромный ассортимен недорогой посуды из пластика и стекла для приготовления в микроволновке, а результаты многочисленных исследований смогли убедить в ее безопасности самых осторожных потребителей. Кроме того, компании разработали специальные дверцы с эффективным экранированием, которые надежно блокирую достаточно мощное СВЧ-излучение. Впрочем, недоверчивые, любопытные или слишком осторожные люди легко могут самостоятельно проверить качество их экранирования. Достаточно положить в камеру микроволновки мобильный телефон, закрыть дверь и набрать его номер. Отсутствие связи будет убедительным доказательством надежности экранизации. Тем не менее, знание принципа работы микроволновой печи может дополнительно снять подозрения о возможном вреде от ее использования.
Конечно, технические характеристики современных моделей сильно различаются, что влияет на их функциональность, цену и, соответственно, выбор оптимальной модели.
Принцип работы
Как известно, в микроволновой печи используется бесконтактный нагрев за счет преобразования электромагнитной энергии в тепло.
Традиционные методы приготовления предполагают прямое воздействие тепла (инфракрасных волн) на поверхность продукта. В дальнейшем, тепло распределяется внутри за счет теплопроводности. Процесс разогрева пищи в микроволновой печи принципиально отличается. В этом случае, СВЧ микроволновой энергии прямо воздействует на молекулы воды внутри продуктов, разогревая их до высокой температуры. Затем, ‘горячие’ молекулы воды передают тепло пище.
Конечно, скорость объемного нагрева микроволнами значительно выше.
Микроволновое излучение не вызывает химических изменений в продуктах питания и сохраняет от 75 до 98% содержащихся в них витаминов. Для сравнения, традиционная термообработка сохраняет лишь 35-60%.
Основные компоненты
Микроволновая печь включает:
— рабочая камера с экранированной дверью;
— высоковольтный трансформатор для электропитания магнетрона;
— схема включения и управления;
— магнетрон для генерации микроволнового излучения;
— волновод для передачи излучения от магнетрона в камеру.
Эта схема демонстрирует их традиционное размещение.
Вспомогательные элементы:
— поворотный стол для посуды с продуктами увеличивает равномерность нагрева за счет вращения;
— схема управления; p>
— вентилятор для охлаждения магнетрона и вентиляции камеры.
Процесс работы
СВЧ-генератор называется магнетроном и является основным элементом устройства. Высоковольтный блок питания использует специальный трансформатор и является самым дорогим компонентом микроволновой печи. Фактически, он работает как стабилизатор напряжения и обеспечивает питание магнетрона.
Его номинальное рабочее напряжение на высоковольтной обмотке обычно достигает 2100-2300 В, номинальное напряжение первичной обмотки — лишь 3-3,2 В. Но современные инверторные модели используют другой принцип управления мощностью магнетрона.
Отличительной чертой трансформаторов для питания магнетрона является высокая индуктивность рассеяния на обмотке высокого напряжения и особая конструкция магнитопровода с магнитными шунтами. Они обеспечивают стабильность высокого напряжения, колебания которого не превышает 1,2% при изменении напряжения питания на 10%.
Отдельные элементы магнитопровода свариваются друг с другом для обеспечения бесшумной работы трансформатора. Накопительный высоковольтный конденсатор емкостью от 0,8 до 1,2 мкФ рассчитан на работу при напряжении до 10 кВ.
Прямоугольный волновод используется как линия для передачи энергии от магнетрона к эмиттеру. Излучатель обеспечивает ВЧ-мощность в рабочей камере. Конструкция излучателя и волновода обеспечивает согласование рабочей камеры с магнетроном. Излучатель возбуждает в камере широкий спектр волн для обеспечения равномерности нагрева.
Рабочая камера представляет собой полый резонатор прямоугольной формы. Размеры внутренних стенок намного больше длины волны. Электромагнитные волны многократно отражаются в камере от ее стенок и образуют многочисленные стоячие волны электромагнитного поля с узлами и пучками.
Термообработка
Напряженность электромагнитного поля в камере влияет на уровень поглощения пищей микроволновой энергии. В частности, точечный нагрев пищи пропорционален квадрату эффективного значения напряженности электрического поля в данной точке.
Разработчики обеспечивают оптимальное наложение стоячих волн для максимальной равномерности нагрева пищи. Но, к сожалению, идеальная равномерность нагрева невозможна из-за значительных колебаний диэлектрических свойств и формы продуктов и посуды. Поэтому эта проблема решается дополнительными методами.
К ним относятся:
— вращающийся поворотный столик для пищевых продуктов;
— совмещение оси вращения антенны с осью симметрии рабочей камеры;
— несимметричная форма диаграммы направленности;
— вращающаяся крыльчатка с металлическими лопастями, выполняющая функцию ‘мешалки’ СВЧ потока;
— использование двух излучателей с разветвленным волноводом.
Экранированная дверца
Дверца рабочей камеры предотвращает распространение СВЧ энергии на кухне. Учитывая жесткие требования к ее надежности, конструкция двери довольно сложная.
Она имеет высокочастотную дроссельную заслонку по всему периметру, которая снижает СВЧ мощность до безопасного уровня. Щель дроссельной заслонки заполнена специальным пластиком, который эффективно поглощает микроволновую энергию.
Конструкция дверцы обеспечивает очень плотное ее прилегание к плоскости лицевой поверхности рабочей камеры. Установленные официальные требования допускают зазор не более 0,5 мм. В этом случае, плотность потока СВЧ энергии вне печи не превышает допустимого уровня — 2,1 мВт / см.
Ключевые особенности
Регулировка мощности обычно осуществляется изменением соотношения длительностей пауз и периодов генерации магнетрона. Отсутствие пауз соответствует максимальной мощности. Равенство длительности паузы и периодов генерации соответствует уровню мощности 50% и т. Д. Управление работой магнетрона осуществляется через первичную обмотку трансформатора.
У всех микроволновых печей есть общая черта. Они не предназначены для использования посуды с содержанием металлов из-за риска возникновения индукции тока. Индукционный ток сопровождается искренним и может вызвать дуговой разряд.
Панель управления обеспечивает их программирование и автоматическое отключение устройства при нарушении блокировки дверцы, а также при повышении температуры магнетрона, трансформатора или в рабочей камере. Элементы управления включают электромеханические поворотные циферблаты, электронные кнопки или сенсорную панель.
Некоторые встроенные и комбинированные микроволновые печи поддерживают управление через Wi-Fi. В видео демонстрируются возможности микроволновок с поддержкой Alexa.
P.S.
Расширение функциональности за счет smart-опций уже давно стало тенденцией в сегменте бытовой электроники. Конечно, кухонная техника в целом и микроволновые печи в частности — не исключение. В список самых популярных смарт-опций входят:
— голосовое управление;
— управление с помощью Google Assistant, Alexa или смартфона;
модели с интуитивно-понятным контролем работают через Wi-Fi с Google Assistant и Alexa, что позволяет пользователю готовить вне кухни;
— технология сканирования и приготовления.
Встроенная технология сканирования считывает при приготовлении штрих-коды с упаковки замороженных продуктов. Затем микроволновая печь изменяет настройки и работает в соответствии с полученными инструкциями. Этот вариант очень удобен для детей;
— многоступенчатый нагрев.
Некоторые Whirlpool микроволновые печи имеют многоступенчатый режим приготовления. Функция многоэтапного приготовления позволяет устройству обрабатывать несколько инструкций по приготовлению. В этом случае, микроволновая печь регулирует температуру в соответствии с рецептом на протяжении всего цикла приготовления.
Практически все современные модели имеют широкий набор предустановок приготовления, что радикально упрощает процесс приготовления даже для неопытных поваров.
Некоторые модели отправляют на ваш телефон уведомление по окончании цикла приготовления.